轴位置控制误差引起的曲轴连杆颈轮廓误差直接分析方法

技术领域

本发明涉及曲轴连杆颈轮廓误差分析控制领域，更具体的说是涉及一种轴位置控制误差引起的曲轴连杆颈轮廓误差直接分析方法。

背景技术

当数控随动曲轴磨床的关键部件精度得到了提升改进，特别是非随动误差源对应的部件精度和性能提升后，随动误差源对曲轴连杆颈轮廓误差的影响更加显著。进一步分析随动误差源两联动轴的性能，对于数控随动曲轴磨床联动轴性能监控和对该类磨床随动性能进一步提升的目标判断具有重要意义。

分析随动误差源两联动轴的性能的方法可以分为两类，一类是直接监控两随动轴的性能；另一种是从随动磨削连杆颈的轮廓中直接提前反映轴性能的信息。本发明针对第一类方法，同时注意到，两联动轴只有在随动加工非圆或偏心轮廓时，其轴性能才能体现到加工轮廓上，直接获得的轴自身的运动性能无法直观的反映其对加工结果产生的影响，所以本发明提出了以直接获得的轴位置控制误差计算引起的曲轴连杆颈轮廓误差来作为轴性能直接分析的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种轴位置控制误差引起的曲轴连杆颈轮廓误差直接分析方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种轴位置控制误差引起的曲轴连杆颈轮廓误差直接分析方法，包括以下步骤：

获取随动磨削时各随动轴的位置控制误差及基本加工参数，所述基本加工参数包括连杆颈半径，连杆颈偏心距，砂轮半径；

根据曲轴连杆颈轮廓误差建模方法，分别求得单一随动轴的位置控制误差对曲轴轮廓误差的影响。

可选的，所述的曲轴连杆颈轮廓误差建模方法，具体步骤如下：

输入轴控制误差及基本加工参数，所述基本加工参数包括连杆颈半径r

根据所述基本加工参数计算曲轴连杆颈轮廓控制方程；

利用轮廓控制方程计算理论的曲轴连杆颈磨削运动控制方程；

根据理论的磨削运动控制方程建立曲轴连杆颈轮廓模型；

根据输入的轴控制误差及基本加工参数计算得到轴的实际位置值，根据轮廓模型计算得到曲轴连杆颈轮廓模型数据；

由曲轴连杆颈轮廓模型数据用最小二乘法拟合得到基准圆；

根据曲轴连杆颈基本加工参数和计算得到轮廓模型数据和基准圆信息，根据几何关系可以得到表征曲轴连杆颈形状的轮廓误差。

可选的，求得单一随动轴的位置控制误差对曲轴轮廓误差的影响，曲轴连杆颈轮廓模型输入确定的步骤如下：

根据基本加工参数和轮廓控制方程，计算得到各随动轴的理论位置控制值；

根据各随动轴的位置控制误差和理论位置控制值得到各随动轴的实际位置控制值；

计算单一随动轴的位置控制误差对曲轴轮廓误差的影响，以该轴的实际控制值和其它随动轴的理论位置控制值为所建立的曲轴连杆颈轮廓模型的输入。

可选的，砂轮中心对应的极坐标点为(ρ,θ)，直角坐标为(dcosα-R,dsinα)，ρ(θ)为砂轮中心轨迹上已采集的离散点(ρ,θ)通过样条曲线拟合得到的轨迹函数，得到曲轴连杆颈轮廓模型公式如下：

式中，d—砂轮中心到曲轴回转中心的距离，α—连杆颈相对于初始相位转过的角度。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种轴位置控制误差引起的曲轴连杆颈轮廓误差直接分析方法，通过直接获得随动轴的性能信息，并将其转化为对曲轴连杆颈轮廓误差的影响，实现准确直观地评价随动轴性能对加工结果产生的影响。对于数控随动曲轴磨床联动轴性能监控和对该类磨床随动性能进一步提升的目标判断具有重要意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明的轴位置控制误差引起的曲轴连杆颈轮廓误差计算流程图；

图2为C轴位置控制误差采集值；

图3为X轴位置控制误差采集值；

图4为C轴位置控制误差引起的曲轴连杆颈轮廓误差；

图5为X轴位置控制误差引起的曲轴连杆颈轮廓误差。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种轴位置控制误差引起的曲轴连杆颈轮廓误差直接分析方法，C轴和X轴位置控制误差在数控曲轴随动磨床中，若数控系统具备伺服跟踪功能，可以直接在轴运动的过程中提取出来，即可采用本实施例中的技术方案。

如图1所示，包括以下步骤：

获取随动磨削时各随动轴的位置控制误差及基本加工参数，所述基本加工参数包括连杆颈半径，连杆颈偏心距，砂轮半径；

根据曲轴连杆颈轮廓误差建模方法，分别求得单一随动轴的位置控制误差对曲轴轮廓误差的影响。

具体的，在某数控曲轴随动磨床磨削某曲轴连杆颈，连杆颈直径48.040mm，偏心距49.000mm，磨削采用CBN砂轮，砂轮半径299.970mm。采用50min-1恒转速磨削控制方式，数控系统是西门子840D pl，在曲轴磨削过程中，使用数控系统的跟踪功能实时采集C轴和X轴的位置控制误差，采样周期是4ms，采集结果如图2和图3所示。

根据基本加工参数可以得到轮廓控制方程；

根据轮廓控制方程可以得到运动控制方程；

根据基本加工参数和运动控制方式可以得到C轴、X轴的理论位置控制值；

根据C轴、X轴的位置控制误差及其理论位置控制值，可以得到C轴、X轴的实际位置控制值；

曲轴连杆颈轮廓模型公式如下：

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式中，d—砂轮中心到曲轴回转中心的距离，α—连杆颈相对于初始相位转过的角度。

由C轴的实际位置控制值和X轴的理论位置控制值作为曲轴连杆颈轮廓模型的输入，求得轮廓模型数据；由曲轴连杆颈轮廓模型数据用最小二乘法拟合得到基准圆；根据曲轴连杆颈基本加工参数和计算得到轮廓模型数据和基准圆信息，根据几何关系可以得到表征曲轴连杆颈形状的轮廓误差。即得到由C轴的位置控制误差引起的曲轴连杆颈轮廓误差，如图4所示。

由X轴的实际位置控制值和C轴的理论位置控制值作为曲轴连杆颈轮廓模型的输入，求得轮廓模型数据；由曲轴连杆颈轮廓模型数据用最小二乘法拟合得到基准圆；根据曲轴连杆颈基本加工参数和计算得到轮廓模型数据和基准圆信息，根据几何关系可以得到表征曲轴连杆颈形状的轮廓误差。即得到由C轴的位置控制误差引起的曲轴连杆颈轮廓误差，如图5所示。

通过上述分析，将两联动轴在不同尺度下的性能量化指标转换到同一尺度下，可以直观的看出两随动轴对曲轴连杆颈轮廓误差产生的影响。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。